FR2488351A1 - Half-ball and socket type knuckle or swivel joint - has annular elastomeric gasket to preload bearing surfaces to prevent rattle and compensate wear (BR 10.2.81) - Google Patents

Abstract

A stud (12) terminates in an enlarged-diameter half-ball member (14) disposed in the socket member (22). It has a hemispherical recess (20) engaged by the hemispherical convex surface of a retainer bearing member (30) disposed in or integral with the socket member. The retainer bearing member or, alternatively, a segment of the socket internal surface engaged with the half-ball peripheral surface, is elastically pre-loaded in an appropriate direction by an elastomeric gasket (46) which causes firm engagement of the bearing surfaces in mutual contact, thus compensating for wear.

Description

La présente invention se rapporte d'une façon générale un ensemble. d portée poux un joint a rotule, possé dant une meilleure capacité de support de charge par compas raison avec les joints classiques a rotule du type hémisphérique,
On utilise couramment les joints a rotule du type hémisphérique, ctestw dire ne comportant qu'une moitié de bille, dans les assemblages de barres de direction d'automobiles, de bielles tractrices, de barres de torsion et de structures analogues, a chaque fois qu'il est nécessaire de transmettre une force d'un organe a un autre, tout en permettant a l'un des organes d'osciller ou de pivoter par rapport a l'autre,
Les joints à rotule du type comportant une demi+Dille et un alvéole comprennent en général un tenon se terminant en une demiwbille disposée à l'intérieur d'un alvéole avec possibilité d'un contact de coulissement oscillant avec un segment sphérique concave de forme correspondante faisant partie de l'alvéole Les surfaces de portée en contact de la demi-bille et de l'alvéole sont fréquemment sollicitées l'une vers l'autre de manière à réaliser un assemblage rela- tivement serré qui élimine le jeu et le cliquetis, avec une compensation automatique de l'usure des surfaces portantes.The present invention relates generally to an assembly. of reach for a ball joint, having a better load bearing capacity by compass due to conventional ball joints of the hemispherical type,
Ball joints of the hemispherical type, ctestw say having only half a ball, are commonly used in assemblies of automobile steering rods, connecting rods, torsion bars and the like, whenever 'it is necessary to transmit a force from one organ to another, while allowing one of the organs to oscillate or pivot relative to the other,
Ball joints of the type comprising a half + Dille and a cell generally comprise a tenon ending in a halfwbille disposed inside a cell with the possibility of an oscillating sliding contact with a concave spherical segment of corresponding shape forming part of the cell The bearing surfaces in contact with the half-ball and the cell are frequently urged towards each other so as to produce a relatively tight assembly which eliminates play and rattling, with automatic compensation for wear on bearing surfaces.

Les inconvénients des joints classiques du type à rotule hémisphérique sont nombreux. La capacité de support de charge par un tel joint est limitée à une zone relativement petite de la surface périphérique de la demi-bille en contact avec la surface correspondante de l'alvéole, Une structure complexe est indispensable pour assurer la pré-charge des surfaces portantes dans les montages dans lesquels on désire empêcher le cliquetis et le jeu, tout en assurant une compensation automatique des cassures et de l'usure.Le degré d'angulation entre les éléments reliés par le joint et les caractéristiques de support de charge de l'ensemble sont limités,
La présente invention vise à surmonter les. inconvéo nients de la technique antérieure et elle crée une structure de joint à rotule qui est l'éaivalent mécnique d'un joint classique à rotule entière et à alvéole mais qui est d'un poids plus faible, nécessite ainsi moins de matériau et ne comporte qu'un plus petit nombre de pièces que celui habituellement nécessaire pour des joints à rotules destinés à supporter des charges élevées, par exemple pour équiper les tiges de liaison dans les camions ou les tracteurs, les bielles tractrices, les barres de torsion, etc.Par ailleurs, l'invention crée un joint à rotule capable de permettre un déplacement angulaire de grande portée entre les éléments accouplés, en assurant une jonction à ajustage serré entre les surfaces portantes en contact mutuel, le joint étant exempt de jeu et de cliquetis et pouvant compenser automatiquement les ruptures et l'usure normale
L'invention réalise les nombreux objectifs énoncés au moyen d'une structure de joint à rotule comprenant un tenon qui se termine en une tête creuse d'un seul tenant, ayant la forme d'une demi-bille et dont la surface sphérique périphérique vient en contact avec une surface sphérique concave correspondante de l'alvéole utilisé, la demi-bille définissant une cavité sensiblement hémisphérique dans laquelle vient s'engager un organe convexe hémisphérique de retenue ayant pour but de retenir la surface périphérique de la demi- bille en contact de coulissement oscillant avec la surface sphérique portante de l'alvéole. On effectue la pré-charge des surfaces portantes en contact mutuel à l'aide d'une ba- gue flexible qui pousse l'organe de retenue contre la cavité hémisphérique dans la demi-bille ou, en variante, qui pousse un segment de la surface sphérique de l'alvéole vers une position de contact avec la surface périphérique sphérique de la demi-bille.The disadvantages of conventional joints of the hemispherical ball type are numerous. The load-bearing capacity of such a seal is limited to a relatively small area of the peripheral surface of the half-ball in contact with the corresponding surface of the cell, A complex structure is essential to ensure the preload of the surfaces load-bearing in assemblies in which it is desired to prevent rattling and play, while ensuring automatic compensation for breakage and wear. The degree of angulation between the elements connected by the joint and the load bearing characteristics of the are limited,
The present invention aims to overcome the. disadvantages of the prior art and it creates a ball joint structure which is the mechanical equivalent of a conventional joint ball joint and cell but which is of lower weight, thus requires less material and does not include than a smaller number of parts than that usually required for ball joints designed to support high loads, for example to equip connecting rods in trucks or tractors, connecting rods, torsion bars, etc. Furthermore, the invention creates a ball joint capable of allowing a long-range angular movement between the coupled elements, by ensuring a tight fitting junction between the bearing surfaces in mutual contact, the joint being free of play and rattling and can automatically compensate for breaks and normal wear and tear
The invention achieves the numerous objectives stated by means of a ball joint structure comprising a stud which ends in a hollow head in one piece, having the shape of a half-ball and the peripheral spherical surface of which comes in contact with a corresponding concave spherical surface of the alveolus used, the half-ball defining a substantially hemispherical cavity in which a hemispherical convex retaining member engages, intended to retain the peripheral surface of the half-ball in contact sliding oscillating with the spherical bearing surface of the cell. The bearing surfaces in mutual contact are preloaded using a flexible ring which pushes the retaining member against the hemispherical cavity in the half-ball or, alternatively, which pushes a segment of the spherical surface of the cell towards a position of contact with the spherical peripheral surface of the half-ball.

Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Various other characteristics of the invention will also emerge from the detailed description which follows.

Des formes de réalisation de l'objet de l'invention sont représentées, à titre d'exemples non limitatifs, au dessin annexé. Embodiments of the object of the invention are shown, by way of nonlimiting examples, in the accompanying drawing.

La fig. 1 est une vue de c6té avec coupe partielle d'un exemple de réalisation d'un joint à rotule selon l'in- invention.  Fig. 1 is a side view with partial section of an exemplary embodiment of a ball joint according to the invention.

La fg, 2 est une vue éclatée de la structure repré- sentée sur la fig. 1 avant l'assemblage des composants,
La fig. 3 est une vue analogue à la ftgl 1 mais montrant une-modification de cette dernire,
Les fig. 4 5 et 6 sont des vues analogues à la fig, 1 mais montrent d'autres modifications de catte dernière,
La fig, 7 est une vue schématique d'une structure sensiblement analogue à celle de la Rg, 1, les éléments rer liés par le joint étant disposés suivant un angle important l'un par rapport à l'autre,
Dans le mode de réalisatton représenté sur les g, 1 et 2, un joint à rotule 10 selon l'invention comprend un tenon 12 muni à un bout d'une tête écrouie d'un seul tenant en forme de demi-bille 14, présentant une surface convexe sphérique périphérique 16 et une cavité ou évidement 18 ayant une surface hémisphérique concave 20, En assemblage la demi-bille 14 du tenon et l'organe d'un seul tenant avec la demi-bille sont disposés dans un élément à alvéole 22 (fig, 1) comportant une queue 24 fixée à la périphérie de l'élément à alvéole par un moyen commode quelconque, par exemv ple le soudage par friction, l'élément 22 présentant un alésage 26 à partir duquel vient dépasser le tenon 12, La sur face sphérique convexe périphérique 16 de la demi-bille 14 vient en contact de coulissement avec la portion de surface sphérique concave intérieure 28 de l'alvéole 22 et elle est capable d'un pivotement par rapport à cette dernière, Un élément portant de retenue en forme de cuvette 30, présentant une surface périphérique sensiblement hémisphérique 32 dont les dimensions se conforment à celles de la surface hé-misphé rique concave 20 de l'évidement 18 dans la demi-bille 14, est installé dans l'évidement 18 de manière que les surfaces hémisphériques correspondantes 20 et 32 soient en contact de coulissement oscillant l'un avec l'autre, La surface périphé- rique hémisphérique 32 de l'élément de retenue en forme de cuvette 30 est, dans l'exemple représenté, munie d'une série de rainures de graissage 34 formées suivant les méridiens de la surface hémisphérique périphérique 32 et rel1::-ées à une ouverture axiale 36 en positon centrale (f ig 1) dans laquelle est monté un raccord à grasse 38, Du fait que l'élément de retenue 3Q est en norme de cuvette, le raccord à graisse 38 dans la structure représentée est installé dans le fond d'ane cavité 40 et se trouve ainsi à l'abri des chocs provoqués par les cailloux, les pierres et d'autres objets lorsque le joint à rotule lOf selon l'inb vention, est incorporé dans le mécanisme de direction ou le mécanisme d'entrainement d'un véhicule automobile destiné à un service dur, d'un tracteur ou d'an engin analogue, On conçoit que,si on le désire, un capuchon antipoussière a! movible peut être fixé à l'extrémité ouverte de la cavité 40 pour protéger le raccord à graisse 38 et que ce raco cord à graisse lui-même peut être supprimé dans des structures de jointes hermétiques qui sont lubrifiés en permanence ou qui, en variante, utilisent des éléments rapportés en métal poreux pré-lubrifiés, des étoffes, des matières plastie ques ou encore des éléments rapportés en matière plastique ou une matière analogue ne nécessitant aucun graissage,
L'élément rapporté en forme de cuvette 30 présente un rebord annulaire 42 faisant radialement saillie vers l'extérieur autour de l'extrémité ouverte de l'évidement 40, le bord périphérique du rebord annulaire 42 définissant une surface cylindrique 44 qui s'ajuste dans la partie cylin- drique de l'alésage 26 ménagé dans l'alvéole 22, L'élément rapporté 30 en forme de cuvette est maintenu dans la cavité hémisphérique 18 au sein de la demi-bille 14 par l'entremise d'une garniture toroSdale ou annulaire 46 con- fectionnée en un matériau élastomère approprié maintenu en compression contre la face terminale annulaire 48 du rebord 42 de l'élément rapporté en forme de cuvette 30 quand, après l'assemblage des éléments comme on peut le voir sur la fig. 1, les éléments sont maintenus en position assemblée à la suite du forgeage ou emboutissage de la bordure 50 (fig, 2) de l'élément à alvéole 22 dans le sens radial, comme il est indiqué en 52 sur la fig, 1. Fig. 2 is an exploded view of the structure shown in FIG. 1 before assembling the components,
Fig. 3 is a view similar to ftgl 1 but showing a modification of the latter,
Figs. 4 5 and 6 are views similar to FIG, 1 but show other modifications of the last catte,
FIG. 7 is a schematic view of a structure substantially similar to that of Rg, 1, the elements rer linked by the joint being arranged at a significant angle relative to one another,
In the embodiment shown in g, 1 and 2, a ball joint 10 according to the invention comprises a tenon 12 provided at one end with a head hardened in one piece in the form of a half-ball 14, having a peripheral spherical convex surface 16 and a cavity or recess 18 having a concave hemispherical surface 20, When assembling the half-ball 14 of the lug and the integral member with the half-ball are arranged in a cell element 22 (fig, 1) comprising a shank 24 fixed to the periphery of the cell element by any convenient means, for example friction welding, the element 22 having a bore 26 from which the stud 12 protrudes, The peripheral convex spherical face 16 of the half-ball 14 comes into sliding contact with the inner concave spherical surface portion 28 of the cell 22 and it is capable of pivoting relative to the latter. bowl-shaped retainer 30 having a s substantially hemispherical peripheral surface 32 whose dimensions conform to those of the concave hemispherical surface 20 of the recess 18 in the half-ball 14, is installed in the recess 18 so that the corresponding hemispherical surfaces 20 and 32 are in sliding contact oscillating with each other, the hemispherical peripheral surface 32 of the cup-shaped retaining element 30 is, in the example shown, provided with a series of greasing grooves 34 formed along the meridians of the peripheral hemispherical surface 32 and rel1 :: - ed to an axial opening 36 in central position (f ig 1) in which is mounted a grease fitting 38, Because the retaining element 3Q is in bowl standard, the grease fitting 38 in the structure shown is installed in the bottom of a cavity 40 and is thus protected from shocks caused by stones, stones and other objects when the ball joint lof according to the inb ventio n, is incorporated in the steering mechanism or the drive mechanism of a motor vehicle intended for hard service, of a tractor or of a similar machine, It will be appreciated that, if desired, a dust cap has ! movable can be fixed at the open end of the cavity 40 to protect the grease fitting 38 and that this grease raco itself can be removed in hermetic joint structures which are permanently lubricated or which, as a variant, use pre-lubricated porous metal inserts, fabrics, plastics, or plastic inserts or the like requiring no lubrication,
The bowl-shaped insert 30 has an annular rim 42 projecting radially outward around the open end of the recess 40, the peripheral edge of the annular rim 42 defining a cylindrical surface 44 which adjusts in the cylindrical part of the bore 26 formed in the cavity 22, The insert 30 in the form of a bowl is held in the hemispherical cavity 18 within the half-ball 14 by means of a toroSdale gasket or annular 46 made of a suitable elastomeric material maintained in compression against the annular end face 48 of the rim 42 of the insert in the form of a bowl 30 when, after assembly of the elements as can be seen in FIG. 1, the elements are held in the assembled position following the forging or stamping of the edge 50 (fig, 2) of the cell element 22 in the radial direction, as indicated at 52 in fig, 1.

On conçoit que toutes les surfaces sphériques des é déments, définissant le joint à rotule 10 selon l'i.nyen- tion, sont concentrées, ce qui revient à dire que la surface ce segmentaire sphérique 28 de l'alvéole, la surface pé riphérique 16 de la demi-billef la surface hémisphérique intérieure 20 de la demi-bille et la surface sphérique périphérique 32 de l'élément rapporté sont concentriques les unes aux autres, La surface hémisphérique intérieure 20 de la demi-bille présente à son bord un biseautage court 54 pour permettre le dégagement nécessaire pour les angulations extrêmes entre la queue 24 et le tenon 12. It will be understood that all the spherical surfaces of the elements, defining the ball joint 10 according to the invention, are concentrated, which amounts to saying that the surface of this spherical segmental 28 of the cell, the peripheral surface 16 of the half-ball, the internal hemispherical surface 20 of the half-ball and the peripheral spherical surface 32 of the insert are concentric with one another, The internal hemispherical surface 20 of the half-ball has a bevel on its edge short 54 to allow the necessary clearance for the extreme angulations between the tail 24 and the post 12.

L'angulation autorisée de la demi-bille 14 par rap-- port à un plan diamétral de l'élément à alvéole 22 est en général limitée par la butée d'une partie de la surface péri phérique du tenon voisine de la demi-bille 14 contre le bord biseauté 56 (fig, 2) de l'élément à alvéole 22 et/ ou par un contact entre la face terminale annulaire 58 de la demi-bille 14 avec une surface annulaire 60 ménagée au-dessous du rebord 42 de l'élément rapporté 30. Un soufflet flexible 62 (f ig 1) protège de la saleté la par- tie périphérique du tenon 12 la plus proche de la demirbil- le 14 et la partie exposée de la surface sphérique périphév rique 16 de la demi-bille, pendant que le joint est au repos ou pendant l'inclinaison du tenon 12 par rapport à la queue 24,
Quand, à l'achèvement de l'assemblage des divers composants du joint 10, la bordure 50 (fige 23 de l'élément à alvéole 22 est emboutie sur la garniture élastomère annulaire ou toroedale 46, cette garniture est comprimée et subit une expansion vers l'extérieur pour établir un joint efficace qui empêche la pénétration des saletés à travers l'extrémité ouverte de l'alésage 26 de l'alvéole, En mê.- me temps, la garniture flexible comprimée 46 est amenée à agir à la façon d'un moyen de sollicitation qui exerce une force sur la surface terminale annulaire 48 de l'élément de retenue 30 cette force de sollicitation étant soigneux sement réglée en fonction du degré de cintrage imposé sur la bordure 50 de l'alvéole pendant le forgeage, du rayon de ce cintrage, de la dim,ensiQnr de l forme et des propriétés élastomères du matériau servant à fabriquer la garniture toroSdale ou annulaire 46.La force de sollicitation exerv cée par la garniture élastomère toroïdale ou annulaire comprimée pousse les surfaces sphériques concentriques des divers éléments vers une position de contact les uns avec les autres, ce qui permet d'éliminer les cliquetis, le débattement ou le jeu entre les éléments et on compense aussI automatiquement l'usure par rupture ou à la suite du service nor- mal,
Comme il a été précédemment indi,qué! le tenon 12 et la demi-bille 14 sont écrouis et très peu d'usinage ou mê- me aucun usinage n'est nécessaire sur la surface sphérique périphérique 16 de la demi-bille ou sur la surface hemist sphérique concave intérieure 18, De préférence, l'élément à alvéole 22 est une pièce forgée à froid et le seul usinage nécessaire est celui de la portion intérieure de la sur- face ayant une face concave sphérique 20 L'élément rapc porté en forme de cuvette 30 peut être également forgé à froid ou être une pièce massive emboutie.On utilise un faible poids d'acier étant donné que tous les éléments, y compris la demi-bille 14, sont creux et peuvent avoir des parois aussi minces que possible en tenant compte de la charge que le joint devra supporter,
On va maintenant se référer à la fig. 3 qui représen- te un autre exemple de structure d'un joint à rotule 11 set lon l'invention et comprend un tenon 12 muni d'une demibille creuse 14, ces deux éléments étant sensiblement ana- logues à ceux qui ont été décrits en détail au sujet des fig.The authorized angulation of the half-ball 14 with respect to a diametrical plane of the cell element 22 is generally limited by the abutment of part of the peripheral surface of the tenon adjacent to the half-ball 14 against the beveled edge 56 (fig, 2) of the cell element 22 and / or by contact between the annular end face 58 of the half-ball 14 with an annular surface 60 formed below the rim 42 of the added element 30. A flexible bellows 62 (f ig 1) protects the peripheral part of the pin 12 closest to the half-ball 14 and the exposed part of the peripheral spherical surface 16 of the half from dirt. ball, while the joint is at rest or during the inclination of the tenon 12 relative to the shank 24,
When, on completion of the assembly of the various components of the seal 10, the edge 50 (fig. 23 of the cell element 22 is pressed on the annular or toroedale elastomeric lining 46, this lining is compressed and undergoes expansion towards the outside to establish an effective seal which prevents the penetration of dirt through the open end of the bore 26 of the cell, At the same time, the compressed flexible lining 46 is caused to act in the same way as a biasing means which exerts a force on the annular end surface 48 of the retaining element 30 this biasing force being carefully adjusted as a function of the degree of bending imposed on the edge 50 of the cell during forging, radius of this bending, of the dim, ensiQnr of the shape and elastomeric properties of the material used to manufacture the toroidal or annular lining 46. The stress force exerv cated by the toroidal or annular compressed lining causes concentric spherical urfaces of the various elements towards a position of contact with each other, which eliminates rattling, travel or play between the elements and wear and tear is automatically compensated for by rupture or following service normal,
As it was previously indicated, qué! the pin 12 and the half-ball 14 are hardened and very little machining or even no machining is necessary on the peripheral spherical surface 16 of the half-ball or on the inner concave spherical hemist surface 18, preferably , the cell element 22 is a cold forged part and the only machining necessary is that of the interior portion of the surface having a spherical concave face 20 The rapc element carried in the form of a bowl 30 can also be forged cold or be a solid stamped part. We use a light weight of steel since all the elements, including the half-ball 14, are hollow and can have walls as thin as possible taking into account the load that the joint will have to bear,
We will now refer to FIG. 3 which represents another example of the structure of a ball joint 11 set according to the invention and comprises a tenon 12 provided with a hollow half-ball 14, these two elements being substantially similar to those which have been described in detail about fig.

1 et 2. L'élément à alvéole 22 présente une partie centra* le d'un seul tenant 64, en forme d'une coupole inversée,et comportant une surface périphérique hémisphérique 32 en contact avec la surface hemisphérique concave 18 de la demibille 14 Un élément annulaire rapporté 66 en forme de segment sphérique est retenu dans l'alésage 26 de l'élément à alvéole 22; cet élément rapporté sphérique 66 présente une surface concave sphérique 28 en contact de coullssement avec la surface sphérique pariphérque 16 de la demi-bille 14, L'élément rapporté sphériqu? 66 présente une surface annulaire biseautée 68 en contact avec une garniture elaso tomère annulaire ou toto,i.dale comprimée 46 qui est maintenu nue par compression contre la. surface annulaire biseautée 68 par le bord forgé 52 de l'alésage 26 de l'élément à alvéole.De préférence, l'alésage 26 .de l'élément à alvéole 22 comporte un épaulement annulaire 70 formé en, tre l'alésage 26 de plus grand diamètre et une partie 72 de l'alésage ayant un plus petit diamètre, cet épaulement annulaire 70 participant a la limitation du mouvement autorisé de l'élément rapporté sphérique 66.. La partie de plus petit diamètre 72 de l'alésage peut être légèrement dégagée pour permettre l'introduction de la face terminale annulaire 58 de la demi-bille 14 sans interférence lors de l'angulation extrême du tenon 12 par rapport à la queue 24 de l'élément à alvéole, ou ben cette partie peut présenter une forme sensiblement convexe et sphérique, comme il est représenté.De préférence, mais non obligatoirement, la partie 64 en forme de coupole inversée de l'élément 22 présente une cavité 40' affin d'en réduire le poids et d'en faciliter le forgeage, un raccord à graisse 38 étant com- modément disposé au fond de la cavité 40' en vue d'une protection appropriée dans les structures dans lesquelles on désire prévoir un graissage occasionnel du joint. 1 and 2. The cell element 22 has a central portion in one piece 64, in the form of an inverted dome, and comprising a hemispherical peripheral surface 32 in contact with the concave hemispherical surface 18 of the half-ball 14 An attached annular element 66 in the form of a spherical segment is retained in the bore 26 of the cell element 22; this spherical insert 66 has a spherical concave surface 28 in sliding contact with the peripheral spherical surface 16 of the half-ball 14, the spherical insert? 66 has a bevelled annular surface 68 in contact with an annular or toto, i.dale compressed elaso tomere lining 46 which is kept bare by compression against the. Annular beveled surface 68 by the forged edge 52 of the bore 26 of the cell element. Preferably, the bore 26. of the cell element 22 comprises an annular shoulder 70 formed by being the bore 26 of larger diameter and a portion 72 of the bore having a smaller diameter, this annular shoulder 70 participating in the limitation of the authorized movement of the spherical insert 66 .. The portion of smaller diameter 72 of the bore can be slightly cleared to allow the introduction of the annular end face 58 of the half-ball 14 without interference during the extreme angulation of the tenon 12 relative to the tail 24 of the cell element, or ben this part may have a substantially convex and spherical shape, as shown. Preferably, but not necessarily, the part 64 in the form of an inverted dome of the element 22 has a cavity 40 ′ in order to reduce its weight and facilitate its forging , a grease fitting 38 being com oddly placed at the bottom of the cavity 40 'for appropriate protection in structures in which it is desired to provide occasional lubrication of the seal.

On remarquera que dans la structure du joint à rotule 11, selon la fig. 3, la précharge exercée par la compression de la garniture toroïdale ou annulaire 46 pousse toutes les surfaces sphériques concentriques vers des positions de contact les unes avec les autres, de sorte qu'on obtient un assemblage relativement serré qui compense automatiquement l'usure des surfaces en contact de coulissement oscillant. It will be noted that in the structure of the ball joint 11, according to FIG. 3, the preload exerted by the compression of the toroidal or annular lining 46 pushes all the concentric spherical surfaces towards positions of contact with one another, so that a relatively tight assembly is obtained which automatically compensates for the wear of the surfaces in oscillating sliding contact.

On comprend qu'on pourrait utiliser d'autres moyens que la garniture élastomère toroïdale ou annulaire pour pousser les surfaces sphériques vers des positions de contact les unes avec les autres. Un exemple d'une telle variante apparaît sur la fig. 4 qui représente un joint à rotule 10, se- lon l'invention, dont l structure est identique à celle re- présentée sur la fig. 1 sauf que la garniture éla.stoère A- annulaire ou toroïdale a été remplacée par une serte de ron delles élastiques superposées 74 on de ressorts de Belles ville, disposés en compression entre la face annulaire terminale 48 de l'élément rapporté ou de retenue hémisphéri- que 30 et une bague de retenue 76 maintenue en position à l'extrémité ouverte de l'alésage 26 à la suite d'un for geage (comme indiqué en 52) ou par d'autres moyens tels qu'un ajustage à la presse, un vissage ou similaire, Etant donné que la bague de retenue 76 et le ressort de Belleville 74 présentent des ouvertures centrales alignées, respectiVes ment 78 et 80, l'accès au raccord à graisse 38 est ainsi assuré dans les structures ot l'on désire graisser pério- diquement le joint à rotule, Un capuchon antipoussière (non représenté) peut être prévu pour entourer hermétique- ment l'ouverture 78 dans la bague de retenue 76,
La fig. 5 représente-une autre modification de la structure selon l'invention, dans laquelle la garniture é- lastomère annulaire ou toroXdale 46 (fig. 1) ou les ressorts du type de Belleville 74 (fig, 4) ont été remplacés par un ressort à boudin 82 installé dans-la cavité 40 de l'été ment rapporté hémisphérique de retenue 30, ledit ressort à boudin 82 étant maintenu sous compression au moyen d'un capuchon de fermeture 84 vissé sur le filetage 86, prévu dans l'alésage 26 de l'élément à alvéole, à une extrémité de celuiwsi. Le joint à rotule 10 qui est représenté sur la fig. 5 est du type lubrifié en permanence ou prélubrifié et,si l'on désire obtenir un ensemble qu'il est impossible de démonter, le capuchon 84 peut être retenu en position par un montage à la presse ou par forgeage au-dessus de l'extrémité ouverte de l'élément à alvéole 22.It is understood that one could use other means than the toroidal or annular elastomeric lining to push the spherical surfaces towards positions of contact with one another. An example of such a variant appears in FIG. 4 which shows a ball joint 10, according to the invention, the structure of which is identical to that shown in FIG. 1 except that the elastic packing A- annular or toroidal has been replaced by a ron delle elastic band superimposed 74 on springs of Belles ville, arranged in compression between the annular end face 48 of the element attached or hemispherical retainer - that 30 and a retaining ring 76 held in position at the open end of the bore 26 following forging (as indicated in 52) or by other means such as press adjustment , screwing or the like, Since the retaining ring 76 and the Belleville spring 74 have aligned central openings, respectively 78 and 80, access to the grease fitting 38 is thus ensured in the structures and wishes to periodically grease the ball joint, a dust cap (not shown) can be provided to seal the opening 78 in the retaining ring 76,
Fig. 5 shows another modification of the structure according to the invention, in which the annular elastomeric or toroXdale lining 46 (fig. 1) or the springs of the Belleville type 74 (fig, 4) have been replaced by a spring coil 82 installed in the cavity 40 of the hemispherical retaining insert 30, said coil spring 82 being maintained under compression by means of a closure cap 84 screwed onto the thread 86, provided in the bore 26 of the cell element, at one end of that. The ball joint 10 which is shown in FIG. 5 is of the permanently lubricated or pre-lubricated type and, if it is desired to obtain an assembly which it is impossible to disassemble, the cap 84 can be retained in position by mounting with a press or by forging above the open end of the cell element 22.

La fig. 6 représente une structure simplifiée du joint à rotule 10 selon l'inyention, dans laquelle l'élément hé mi sphérique de retenue 30 se présente comme une cuvette relativement mince 90 présentant un rebord tronconique 92 d'un seul tenant dirigé vers l'extérieur.  Fig. 6 shows a simplified structure of the ball joint 10 according to the invention, in which the hemispherical retaining element 30 is in the form of a relatively thin bowl 90 having a frustoconical rim 92 in one piece directed outwards.

De préf érence, la cuvette 0 et son rebord d'un seul tenant 92 sont emboutis dan une tOle d'acier et la surface ce hémisphérique 32 rient en contact avec la surface hémis- sphérique concave 20 de la demi bille 14, Pendant l'ase semblage du joint 10, la cuvette 90 occupe la position in diquée dans la moitié de droite de la fig, 6, c'està-dire que le rebord 92 vient s'emboîter dans une partie agrandie 94 de l'alésage 26, un gradin annulaire 96 étant interposé entre l'alésage 26 et la partie épanouie 94 de l'ale sage, Après forgeage de la bordure 50 de l'élément à alvéole le 22, comme on peut le voir en 52 dans la moitié de gau che de la fig, 6, la surface inférieure 98 du rebord 92 est obligée à venir en prisse, par un point proche de son bord, avec la surface annulaire 96, pour ainsi aplatir le rebord 92 en lui donnant une forme annulaire sensiblement plane, comme il est indiqué en 100, à la suite de quoi, la surface hémisphérique 32 de la cuvette 90 -vìent fermez ment en prise avec la surface hémisphérique concave corses pondante 20 de l'évidement 18 de la bille, La valeur de la préecharge des surfaces sphériques concentriques en con- tact mutuel est fonction des caractéristiques élastiques ou de flexibilité du matériau utilisé pour emboutir la cuvette 90, de l'épaisseur de la paroi de la cuvette 90 et du rebord 92 et aussi du degré de déflexion du rebord 92 lors de son aplatissement jusqu'à son état sensiblement dans un seul plan qu'on peut voir en 100 pendant le forgeage de la bordure 50 de l'alvéole jusqu'à la forme indiquée en 52,
Les joints à rotules selon l'invention offrent sur les joints à rotules hémisphériques classiques l'avantage de pouvoir transmettre une charge considérable depuis le tenon jus- qu'à la queue et vice versa, même avec une angulation importante d'un élément par rapport à l'autre, comme on peut le voir par exemple sur la fig, 7, Avec une angulation extrême, même Si une force peut être appliquée comme on l'indique schématiquement par la flèche F suivant l'axe de la queue 24 et que la zone A de la surface sphérique 28 de l'été ment à alvéole n'est plus en contact avec la surface sphérique périphérique 16 de la. demi-bille 14, la force est transmise à la surface périphérique 44 du rebord 43 de l'élément de retenue 30 où cet élément mixent en prise ayec la surface de l'alésage 26 dans l'élément 22, comme on l'a représenté arbitrairement par la flèche B, et à partir de la surface hémisphérique périphérique 32 de l'élément rapporté 30 jusqu'à la surface hémisphérique concave inté- rieure 18 de la demi-bille 14, comme indiqué arbitrairev ment par les flèches C et D.Preferably, the bowl 0 and its integral rim 92 are stamped in a steel sheet and the hemispherical surface 32 laughs in contact with the concave hemispherical surface 20 of the half ball 14, during the As the seal 10 appears, the cup 90 occupies the position indicated in the right half of FIG, 6, that is to say that the flange 92 comes to fit into an enlarged part 94 of the bore 26, a annular step 96 being interposed between the bore 26 and the open part 94 of the wise wing, After forging the edge 50 of the cell element on the 22, as can be seen in 52 in the left half of fig, 6, the lower surface 98 of the rim 92 is forced to come into contact, by a point close to its edge, with the annular surface 96, thereby flattening the rim 92 giving it a substantially planar annular shape, as it is indicated at 100, after which, the hemispherical surface 32 of the bowl 90 -closes tightly with the Corsican concave hemispherical surface laying 20 of the recess 18 of the ball, The value of the preload of the concentric spherical surfaces in mutual contact is a function of the elastic or flexibility characteristics of the material used for stamping the bowl 90, of the thickness of the wall of the bowl 90 and of the rim 92 and also of the degree of deflection of the rim 92 during its flattening up to its state substantially in a single plane which can be seen at 100 during the forging of the edge 50 of the 'cell to the shape indicated in 52,
The ball joints according to the invention offer the advantage over conventional hemispherical ball joints of being able to transmit a considerable load from the tenon to the tail and vice versa, even with a significant angulation of an element relative to to the other, as can be seen for example in fig, 7, With extreme angulation, even If a force can be applied as indicated schematically by the arrow F along the axis of the tail 24 and that zone A of the spherical surface 28 of the honeycomb summer is no longer in contact with the peripheral spherical surface 16 of the. half-ball 14, the force is transmitted to the peripheral surface 44 of the rim 43 of the retaining element 30 where this element mixes in engagement with the surface of the bore 26 in the element 22, as shown arbitrarily by arrow B, and from the peripheral hemispherical surface 32 of the insert 30 to the concave internal hemispherical surface 18 of the half-ball 14, as arbitrarily indicated by arrows C and D.

On conçoit aisément que le joint à rotule 11. de la fig, 3 possède également des caractéristiques de support d'une charge considérable dans une position d'angulation ex- trême, étant donné que la charge appliquée à la queue 24 est transmise directement à l'élément d'un seul tenant en forme de coupole inversée 64.  It is easy to see that the ball joint 11. of FIG. 3 also has the characteristics of supporting a considerable load in an extreme angulation position, since the load applied to the shank 24 is transmitted directly to the element in one piece in the form of an inverted dome 64.

L'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation représenté et décrit en détail, car diverses modifia tions peuvent y être apportées sans sortir de son cadre.  The invention is not limited to the embodiment shown and described in detail, since various modifications can be made without departing from its scope.

Claims (10)

VND cA---T IONSVND cA --- T IONS 1 - Structure de joint à rotule caractérisée en ce qu'elle comprend un tenon et un élément en forme d'une demab bille à une extrémité du tenon; -une surface sphérique péri-.  1 - Ball joint structure characterized in that it comprises a post and an element in the form of a ball demab at one end of the post; -a spherical surface peri-. phérique sur la demi-bille et un évidement dans l'extrémité de la demi-bille présentant une surface hémisphérique sene siblement concave, ladite surface sphérique périphérique et ladite surface hémisphérique concave étant sensiblement con- centriques l'une à l'autre; un élément en forme d'alvéole présentant une surface sphérique concave en contact avec la surface sphérique périphérique de la demi-bille; un élément de retenue en forme de cuvette ayant une surface sphérique périphérique sensiblement hémisphérique concentrique avec ladite surfacé hémisphérique concave dans l'évidement de la demi-bille et en contact avec elle; des moyens de sollicitas tion qui poussent les surfaces sphériques concentriques vers une position de contact -mutuel de coulissement oscillant et des moyens de retenue desdits moyens de sollicitation,spherical on the half-ball and a recess in the end of the half-ball having a hemispherical surface which is substantially concave, said peripheral spherical surface and said concave hemispherical surface being substantially concentric with each other; a cell-shaped element having a concave spherical surface in contact with the peripheral spherical surface of the half-ball; a cup-shaped retainer having a substantially spherical peripheral spherical surface concentric with said concave hemispherical surface in the recess of the half-ball and in contact therewith; biasing means which push the concentric spherical surfaces towards an oscillating sliding -mutual contact position and means for retaining said biasing means, 2 - Structure selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de sollicitation appliquent une force di- rectement à l'élément de retenue en forme de cuvette. 2 - Structure according to claim 1, characterized in that the biasing means apply a force directly to the bowl-shaped retaining element. 3 - structure selon la revendication 2, caractérisée en ce que les moyens de sollicitation comprennent un élément annulaire élastomère et en ce que l'élément de retenue pré sente un rebord terminal avec lequel vient en contact ledit élément annulaire élastomère, 3 - structure according to claim 2, characterized in that the biasing means comprise an elastomeric annular element and in that the retaining element has an end flange with which said elastomeric annular element comes into contact, 4 - Structure selon la revendication 1 caractérisée en ce que les moyens de sollicitation comprennent ledit élé- ment de retenue en forme de cuvette ayant un rebord terminal dirigé vers l'extérieur et des moyens d'application d'une fore ce à ce rebord en vue de le déformer élastiquement, 4 - Structure according to claim 1 characterized in that the biasing means comprise said bowl-shaped retaining element having an end edge directed outward and means for applying a drill to this edge in to deform it elastically, 5 - Structure selon la revendication 1 caractérisée en ce que la surface concave sphérique dans l'élément à alvéole est sous forme d'un segment annulaire séparé et lesdits moyens de sollicitation appliquent une force sur ce seg- ment annulaire pour pousser les surfaces sphériques conceno triques vers une position de contact mutuel,  5 - Structure according to claim 1 characterized in that the concave spherical surface in the cell element is in the form of a separate annular segment and said biasing means apply a force on this annular segment to push the spherical surfaces conceno triques towards a position of mutual contact, 6 - Structure selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'élément de retenue en forme de cuvette est for- me d'un seul tenant à une extrémité de l'élément à alvéole. 6 - Structure according to claim 5, characterized in that the bowl-shaped retaining element is integrally formed at one end of the cell element. 7 ; Structure selon la revendication 1! caractérisée en ce que les moyens de sollicitation sont retenus par forgeage d'une extrémité de l'élément à alvéole  7; Structure according to claim 1! characterized in that the biasing means are retained by forging one end of the cell element 8 - Structure selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'élément annulaire élastomère est maintenu par forgeage d'une extrémité de l'élément à alvéole  8 - Structure according to claim 3, characterized in that the annular elastomeric element is held by forging one end of the cell element 9 - Structure selon la revendication 4, caractérisée en ce que le rebord terminal est déformé par forgeage d'une extrémité de l'élément à alvéole 9 - Structure according to claim 4, characterized in that the end flange is deformed by forging one end of the cell element 10 - Structure selon la revendication 5t caractérisée en ce que l'élément annulaire élastomère est maintenu par forgeage d'un bord de l'élément à alvéole,  10 - Structure according to claim 5t characterized in that the annular elastomeric element is held by forging an edge of the cell element,